[发明专利]数字传感器

说明书

混合电子感测部件包括附接至模拟电路的集成电路，在该模拟电路中集成有至少一个感测元件。混合感测部件响应于其环境条件的可量化变化而提供数字形式的输出。感测功能与数据处理分开，这减小了由于处理器中的功耗而导致的自发热的影响。

背景技术

本发明涉及环境感测装置和制造这种装置的方法。

特别地，本发明涉及复合电子部件，该复合电子部件通过其子部件中之一的电阻的变化来监测环境条件的变化，并且将数字形式的环境条件的值传送给外部电子电路。特别感兴趣的是对温度的监测和传送，这在跨所有市场领域——从易腐货物的运输和存储到工业过程监测和医疗保健——的生活各方面中具有巨大的需求。

具有数字输出的温度传感器通常被称为“芯片上传感器”，其在本领域中是公知的，并且可作为单个集成电路使用或被集成到较大集成电路例如微处理器中。通常这种传感器的主要功能是监测微处理器的内部温度。通常，该类型的这种内部传感器包括具有高电导率的小半导体结，该电导率取决于结处的温度。当用于确定外部体或外部环境的温度时，本领域已知的数字传感器不合乎需要。

芯片上传感器存在的一个问题是：通过结的高电流密度导致强烈的局部自发热，由于远离结的不良热传导，局部自发热加剧。这导致错误地确定温度显著高于被监测对象的实际温度。

影响数字温度传感器的响应的其他因素是数字温度传感器相对于其物理尺寸特别是其接触面积的较高热质量以及与被监测的对象的热耦合。

经由电测量确定温度的优选方法是使用其电阻随温度变化的部件例如热敏电阻。印刷热敏电阻可以被制造成具有高电阻，通常超过1MΩ或者甚至高达数百MΩ，这导致通过装置的电流非常低，并且因此功耗非常低，并且实际上不会自发热。使用印刷热敏电阻的另外的优点是：当在薄基板上印刷时，其热质量相对于其面积较低，并且可以实现较大面积良好的热耦合。因此，更快的响应时间和更精确的测量是可能的。

然而，例如对于许多应用而言，数字温度传感器是优选的，因为与传统模拟部件例如热敏电阻相比，数字温度传感器的使用容易并且方便。特别的优点是，以诸如摄氏或华氏的单位直接输出温度的校准数字值，这对用户是有意义的。

因此，本发明的目的是产生用于监测诸如温度的环境条件并且报告结果的电子部件，该电子部件具有提供所监测条件的校准数字值的所有优点以及印刷热敏电阻的技术优点。相同结构适用于可以应用电阻传感器的任何其他环境监测，例如湿度或压力。

发明内容

根据本发明的一方面，响应于环境条件的可量化变化而提供数字形式的输出的电子感测部件包括模拟电路以及至少一个集成电路，在该模拟电路中集成有：至少一个感测元件，所述至少一个感测元件的电阻相对于环境条件的变化而改变；至少一个其他电阻器，所述至少一个其他电阻器的电阻随着环境条件的变化而保持恒定，所述模拟电路以及至少一个集成电路被连接成使得当跨模拟电路施加电位差时，向集成电路的输入端子施加两个电位，由此在集成电路的输出端子中的一个或更多个处生成独特的数字信号，其中独特的数字信号与被测量的环境条件的变化对应，所述两个电位中的一个与要测量的环境条件对应并且另一个与参考值对应。

在本发明的一些实施方式中，感测元件是负温度系数热敏电阻，该负温度系数热敏电阻的电阻随着其温度增加而减小。

优选地，通过印刷来制造至少热敏电阻和模拟电路中的互连。

在本发明的一些实施方式中，两个恒定值的电阻器与感测元件串联连接，以使得施加至集成电路的输入端的两个电位分别是跨恒定值的电阻器中的一个电阻器的电位差以及跨所述恒定值的电阻器和感测元件的电位差。

在本发明的一些实施方式中，将电位施加至独立的模数转换器，或者通过多路复用器将电位施加至单个模数转换器。

在本发明的一些实施方式中，集成电路包括微控制器或微处理器，所述微控制器或微处理器在其输出端子中的一个或更多个处提供数字值之前对数据执行附加计算。